книги из ГПНТБ / Кропотов В.Н. Строительные материалы учеб. для [архитектур.] вузов

224

Свежесрубленная древесина имеет 50—100% влажности и более, воздушно-сухая — 15—20% и комнатно-сухая — 8—13%.

Испаряется влага с поверхности наружных слоев. При испарении влага внутренних слоев древесины будет продвигаться к наружным

Усушка древесины вследствие неоднородности ее строения в раз­ личных направлениях неодинакова. Объемную усушку древесины определяют по формуле

V — Ѵ1 100%,

где V и Ѵ1 — объем образца до и после высушивания. Коэффициент объемной усушки определяют по формуле

Уоб

W '

где W — влажность образца в %; она не должна превышать точки насыщения волокон.

Обычно линейная усушка древесины бывает в пределах 0,1—0,3%, в радиальном направлении — 3—6% и в тангентальном — 7—12%.

Коэффициент объемной усушки в зависимости от породы дерева колеб* лется в пределах 0,2—0,75%.

Из приведенных данных видно, что усушка в различных направле­ ниях неодинакова, и происходящая при этом усадка древесины в тангентальном направлении значительно больше, чем в радиальном. Эти различия вызывают к о р о б л е н и е древесины. Коробление может быть продольным и поперечным. Поперечное коробление изменяет форму сечения сортамента.

Продольное коробление имеет форму дугообразного выгиба дере­ вянной детали по длине или в форме винтообразного скручивания. Неравномерная усушка древесины вызывает также ее растрескивание.

Породы дерева с плотной древесиной (например, дуб, бук) имеют большую усушку, чем древесина менее плотных пород — сосна, ель. Так как испарение влаги наиболее интенсивно проходит в торцах бре­ вен, то и растрескивание их начнется в этих плоскостях. Во избежание этого явления торцы бревен обмазывают обычно смесью извести с кле­ ем.

При разбухании древесины в результате поглощения воды, про­ питывающей оболочки клеток, она увеличивается в объеме.

Разбухание древесины неодинаково в различных направлениях: вдоль волокон 0,1—0,8%, в радиальном направлении 3—5% и в тангентальном — б—12%. При увлажнении, в результате насыщения оболочек клеток водой, древесина увеличивается в весе и объеме. После дальнейшего насыщения древесины водой влага насыщает полости клеток и пространства между ними. При этом вес древесины изме­ няется, а объем не увеличивается (см. рис. 90).

Объемный и удельный веса древесины. Абсолютный объемный вес древесины зависит только от плотности древесных пород, так как его измеряют при условии нахождения древесины в абсолютно сухом состоянии; обычно абсолютный объемный вес ее меньше 1,0.

Объемный вес древесины одной и той же породы увеличивается при увеличении влажности; поэтому принято характеризовать древесину

К0 — коэффициент объемной усушки;

W — влажность древесины в момент определения объемного веса. Древесина сосны и ели имеет объемный вес 0,46—0,60; дуба, бере­ зы и лиственницы — 0,60—0,75. Объемный вес древесины характери­ зует такие ее физико-механические свойства, как прочность, тепло­

проводность, водопоглощение.

Удельный вес вещества древесины— 1,54 г/см3. Теплопроводность древесины. Древесина обладает небольшой теп­

лопроводностью, которая зависит от характера пористости, направле­ ния волокон, от породы и объемного веса дерева, влажности и темпера-

226

туры. Теплопроводность дерева вдоль волокон в 1,8 раза выше, чем поперек волокон. Она повышается с увеличением его влажности и объемного веса, так как при этом уменьшается количество воздуха, содержащегося в порах древесины. В среднем теплопроводность ее равна 0,15—0,25 ккал/м-ч-град.

Звукопроводность. Распространение звука в древесине зависит от ее породы и от направления движения звука. Звук распространяется быстро вдоль волокон, медленнее в радиальном направлении и в 4 ра­ за медленнее в тангентальном направлении. Звукопроводность металла и дерева вдоль волокон почти одинакова.

Цвет, блеск и текстура. Из числа свойств, определяющих внешний вид древесины, отметим ее цвет, блеск и текстуру.

Цвет древесины чрезвычайно разнообразен. Он зависит от породы дерева и климата. Как правило, древесные породы умеренного пояса имеют бледную окраску, а породы тропического пояса — яркую. Так, древесина сосны, ели, осины, березы окрашена слабо, а породы теплой зоны (дуб, орех, тисе, самшит, белая акация) имеют более интенсивную окраску.

Интенсивность окраски повышается с возрастом дерева. Древесина меняет свою окраску также под влиянием света и воздуха. Например, срезанное дерево ольхи розоватого цвета становится желтовато-крас­ ным после окисления на воздухе. Большинство пород дерева под дейст­ вием света приобретает сероватую окраску. Древесина дуба под водой темнеет (мореный дуб), а сосны — желтеет.

Некоторые породы дерева обладают блеском. Блеск древесины зави­ сит от степени развитости сердцевинных лучей. В радиальном разрезе блеском обладают такие породы, как клен, бук, дуб, белая акация, красное дерево. Сильно развитые сердцевинные лучи дуба в радиаль­ ном разрезе дают блестящие пятна.

Текстура древесины представляет собой рисунок в радиальном или тангентальном разрезе и зависит от строения древесины. Она склады­ вается из ясно различимых крупных сосудов, широких сердцевинных лучей, годовых слоев, направления волокон (свилеватое, волокнистое). Чем сложнее строение древесины, тем разнообразнее ее текстура.

Красивой текстурой в радиальном разрезе обладают породы дуба и бука, а в тангентальном разрезе — ясень, каштан, орех, дуб, лист­ венница.

С т о й к о с т ь д р е в е с и н ы к д е й с т в и ю к и с л о т , щ е л о ч е й и в о д ы . В зависимости от состава растворов кислот и щелочей, при длительном их воздействии возможно разрушение дре­ весины. В кислой среде при р Н ^ 2 древесина начнет разрушаться. В слабощелочной среде древесина почти не разрушается. Более стой­ кими породами дерева при воздействии на них кислот являются хвой­ ные породы и особенно древесина лиственницы.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Дерево в сооружениях под влиянием различных механических воздействий испытывает сжатие, растяжение, изгиб, скалывание, срез. Поскольку древесина имеет неоднородное строение, то возни-

227

кающие в ней под влиянием этих воздействий напряжения восприни­ маются неодинаково в различных направлениях. Кроме того, при опре­ делении механических свойств древесины необходимо учитывать ее влажность (рис. 91) и абсолютный объемный вес. С увеличением влаж­ ности до точки насыщения механическая прочность древесины сни­ жается, а объемный вес увеличивается.

волокон (стены срубов, шпалы, мауэрлаты и др.). В соответствии с этим различают сжатие вдоль и поперек волокон. Испытание образ­

228

ß— поправочное число на температуру, равное для древесины ели, пихты и сосны кедровой 2,5 кГ/см2; для древесины сосны 3,5 кГ/см2 и для древесины листвен­

Для сосны предел прочности равен 400 кГ/см2. Предел прочности дре­ весины при сжатии поперек волокон значительно меньше, чем при сжатии вдоль волокон.

За показатель прочности древесины при сжатии поперек волокон

жению, при котором еще сохраняется линейная зависимость между напряжениями о и вызываемой ими деформацией А0 .

Для определения предела прочности древесины при сжатии поперек волокон в процессе загружения образцов замеряют деформацию и по полученным экспериментальным данным строят зависимость Д / = / ( Р ) (рис. 92). За предел прочности древесины при сжатии поперек волокон принимают напряжение, соответствующее концу прямолинейного участка на кривой А/=/(Я).

Предел прочности при сжатии поперек волокон, определенный на образцах с влажностью, равной Wu пересчитывается к 15%-ной влажности по формуле

0*15 = °Ѵу^№>

где а15 — условный предел прочности при 15% влажности при тангентальном или радиальном сжатии, кГ/см2;

229

aWy — условный предел прочности при влажности в момент испы­ таний;

Kw — пересчетный коэффициент влажности.

Предел прочности древесины при сжатии поперек волокон состав­ ляет примерно от 0,1 до 0,3 величины предела прочности вдоль волокон.

Прочность древесины при растяжении. Древесина обладает высо­ кой прочностью при растяжении вдоль волокон. Предел этой прочно­

Для испытания на растяжение из дерева изготовляют образцы специальной формы. Так как влажность древесины хвойных пород не оказывает заметного влияния на предел прочности при растяжении вдоль волокон, то пересчет с учетом влажности 15% не производят. Сопротивление древесины растягивающим усилиям поперек волокон значительно ниже, чем вдоль волокон.

Предел прочности при растяжении вдоль волокон для различных

Прочность древесины при статическом изгибе. Дерево хорошо со­ противляется изгибающим усилиям благодаря волокнистой структуре,, а потому широко применяется в таких конструкциях, как фермы, стропила, балки, прогоны, обрешетки и др. Образцы дерева для испы­ тания на изгиб изготовляются в форме балочек квадратного сечения 20x20 мм, длиной вдоль волокон 300 мм.

Предел прочности при статическом изгибе о в кГ/см2 при влажно­ сти образца в момент испытаний W вычисляют с точностью до 5 кГ/см2 по формуле и схеме, приведенной на рис. 93,

230

ß •— поправочное число на температуру, равное для древесины ели, пихты, сосны кедровой 3,0, для сосны обыкновенной и лиственницы 4,5 /сГ/сж2 идля лиственных пород 6,0кГ/см2;

t — температура в момент испытания, С°.

У лиственных пород прочность при изгибе в радиальном и тангентальном направлениях одинакова, а у хвойных пород прочность в тан-

Прочность древесины при скалывании. Скалывание древесины может происходить по двум направлениям: по направлению волокон и пер­ пендикулярно к ним. В первом случае его называют скалыванием вдоль волокон.

Скалывающие усилия могут возникнуть и тогда, когда внешние силы направлены перпендикулярно к волокнам, но стремятся пере­ местить одну часть их относительно другой в плоскостях, параллель­ ных волокнам. В этом случае происходит скалывание поперек волокон. Когда внешние силы действуют перпендикулярно волокнам и стре­ мятся их срезать, сдвиг называют срезом. Скалывающие и срезывающие усилия возникают в различных соединениях деревянных элементов —

чем в радиальном. Это объясняется тем, что при тангентальном направ­ лении усилий сердцевинные лучи сопротивляются скалыванию, а при радиальном — сердцевинные лучи способствуют скалыванию.

Сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон для различ­ ных пород дерева находится в пределах 65—145 кГ/см2, а перерезыва­ нию поперек волокон в 3—4 раза больше этих показателей.

3.ПОРОДЫ ДЕРЕВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЕГО

ВСТРОИТЕЛЬСТВЕ

ХВОЙНЫЕ ПОРОДЫ

Большое применение в строительстве имеют хвойные породы: со­ сна, ель, лиственница, пихта, кедр. Это объясняется не только тем, что они более распространены в СССР, но и тем, что древесина хвойных пород обладает меньшим объемным весом по сравнению с лиственными и легче обрабатывается. Кроме того, хвойные породы

231

обычно имеют правильную форму ствола, что позволяет полнее исполь­ зовать их в строительстве, а смолистость повышает техническую стой­ кость древесины против заболеваний. Хвойные породы имеют резко

1

Древесина сосны легко обрабатывается, и ее применяют в строитель­ стве преимущественно в качестве конструктивного материала: балок, стоек, свай, а также для производства пиломатериалов и строительных деталей.

Е л ь по распространенности древесных пород в СССР занимает второе место. Древесина ели желтоватоили розовато-белого цвета; она мягка, хорошо колется и склеивается. Эта древесина легче сосно­ вой, но менее прочна и менее стойка против загнивания. Ель приме­ няют в строительстве в виде бревен и пиломатериалов.

Л и с т в е н н и ц а распространена в основном на северо-востоке европейской части СССР, в Сибири и на Дальнем Востоке. Запас дре­ весины лиственницы составляет около 40% всех запасов леса нашей страны. Лучшую древесину имеет сибирская лиственница. Внешне древесина ее похожа на сосновую; она имеет красивую текстуру, прочна и стойка.

ЛИСТВЕННЫЕ ПОРОДЫ

По запасам древесины лиственные породы уступают хвойным, но по многообразию применения превосходят их. Ниже рассмотрены лиственные породы, широко распространенные в строительстве и от­ делочной технике.

новато-белый.

Применяют березу для производства мебели; особенно широко ее используют для производства фанеры.

При изготовлении столярных художественных поделок применяют так называемую карельскую березу, имеющую свилеватое строение и дающую в отделке красивую текстуру.

Недостатком древесины березы является ее малая стойкость против

в воде и в грунте. Дуб широко применяется для частей зданий, рабо­ тающих в неблагоприятных условиях. Богатая текстура дуба и разно­

них и северных областях СССР. Древесина ее мягкая, белого цвета. Осину применяют для производства кровельной щепы; она отличается стойкостью во влажной среде.

232